Эксперименты с медной проволокой. Опыты по химии. Общие свойства металлов. Радуга из бумажных полотенец

Взаимодействие металлов с солями

Активные металлы вытесняют из солей менее активные (металлы расположены в порядке убывания активности в ряду напряжений).

Проведем опыт с раствором сульфата двухвалентной меди CuSO 4 . В одну колбу с раствором положим кусочки цинка Zn, в другую – стальные кнопки (сталь – сплав на основе железа Fe). Что произойдет через несколько часов? Растворы изменили цвет — значит, сульфата меди там больше не осталось. Активные металлы ‑ цинк и железо заместили медь в сульфате и образовали соли. Цинк и железо окислились, а медь восстановилась.

CuSO 4 + Zn = Zn SO 4 + Cu

CuSO 4 + Fe = Fe SO 4 + Cu

В одной колбе медь выделилась на кнопках, в другой – на кусочках цинка. В колбах были разные металлы, поэтому и осадок меди выглядит по-разному. На цинке медь выделилась в виде рыхлой бурой массы. На железных кнопках осадок меди ‑ более плотный, розового цвета.

Оборудование: колбы.

Техника безопасности . Необходимо осторожное обращение с солями меди. Соли меди в высоких концентрациях – ядовиты. Требуют соблюдения правил работы с ядовитыми веществами. Остерегаться попадания солей меди на кожу и слизистые оболочки.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Взаимодействие хлорида олова (II ) с цинком («Оловянный ежик»)

Более активные металлы могут замещать менее активные металлы из растворов их солей. В стакан нальем раствор хлорида олова (II), в раствор поместим цинковую пластинку. Через некоторое время пластинка покрывается красивым «пушистым» налетом олова. Произошло восстановление олова из раствора его соли более активным металлом — цинком:

SnCl 2 + Zn = Sn + ZnCl 2

Оборудование: стакан химический, стеклянная палочка.

Техника безопасности. Опыт безопасен.

Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Демонстрация свойств сплава Вуда.

Сплав Вуда состоит из четырех компонентов. Он содержит 50 % висмута, 25 % свинца, 12,5 % олова и 12,5 % кадмия. Гранулы сплава опустим в горячую воду. Он переходит в жидкое состояние. Это легкоплавкий сплав. Температура плавления сплава около +70 °С. Между тем как температура плавления олова +232 °С, кадмия +321 °С, висмута +271 °С, свинца +327 °С. Температура плавления сплава отличается от температур плавления металлов, входящих в его состав.

Оборудование: стакан химический, штатив, горелка, пинцет.

Техника безопасности. Соблюдать правила обращения с нагревательными приборами.

Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Платина – катализатор горения водорода

При обычной температуре водород очень редко вступает в химические реакции. Не реагирует водород и с кислородом. Но если направить струю водорода на мелко раздробленную платину, то водород загорается. Это свойство платины использовали в так называемом «водородном огниве Дёберейнера», служившем для получения огня. Получим водород в аппарате Кирюшкина, который по принципу действия схож с аппаратом Киппа. Проверим водород на чистоту. Для этого заполним пробирку выделяющимся водородом и поднесем пробирку к пламени горелки. Спокойный хлопок указывает на чистоту выделяющегося водорода. Пинцетом возьмем немного платинированного асбеста (асбеста с нанесенной мелко раздробленной платиной). Направим струю водорода на платинированный асбест. Асбест раскаляется, и водород загорается.

2Н 2 + О 2 = 2Н 2 О

Оборудование: аппарат Кирюшкина, пробирка, пинцет, горелка.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с горючими газами. Использовать водород можно только после проверки на чистоту.

Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Самовоспламенение никеля на воздухе

Никель — это прочный, устойчивый к коррозии металл, который не изменяется под действием кислорода воздуха и влаги. Никелем покрывают детали приборов и машин для придания декоративного вида и защиты от коррозии. Но измельченные металлы, в том числе и никель, по своим свойствам отличаются от металлов, находящихся в монолитном виде. Выделим никель из сплава никель-алюминий, поместив порошок сплава в раствор щелочи.

Алюминий активно реагирует со щелочью, растворяясь в ней, реакция идет с выделением водорода. Для увеличения скорости растворения алюминия нагреваем раствор. Когда реакция закончится, и весь алюминий перейдет в раствор, промоем полученную крошку никеля сначала водой, а затем этиловым спиртом — для удаления остатков влаги. Извлечем немного никелевой крошки из спирта на фильтровальную бумагу. Когда спирт испаряется, никель начинает реагировать с кислородом воздуха, постепенно разогревается и сгорает с образованием оксида никеля.

2 Ni + O 2 = 2 NiO

Подобными свойствами обладает и мелкораздробленное железо. Измельченные никель и железо — пирофоры. Пирофорами называют вещества или смеси веществ, самовоспламеняющиеся на воздухе.

Оборудование: стакан химический, фильтровальная бумага, штатив с сеткой, стеклянная палочка.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы со щелочами и правила пожарной безопасности. Все остатки пирофорного никеля уничтожить, растворив их в разбавленной азотной кислоте.

Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Электролиз раствора иодида калия

Электролиз – разложение вещества под действием электрического тока. Электролиз иодида калия проходит с выделением щелочи, водорода и иода:

2К I + 2 H 2 O = 2 KOH + H 2 + I 2

Приготовим электролизер, наполненный раствором иодида калия, и две пробирки с этим же раствором. Для обнаружения щелочи в одну из пробирок добавим раствор фенолфталеина (эта пробирка – для катода), для обнаружения иода в другую пробирку добавим крахмал (пробирка для анода). Поместим приготовленные таким образом пробирки на электроды и включим ток. В одной из пробирок на катоде наблюдаем выделение водорода, раствор в этой пробирке становится малиновым: в пробирке образовалась щелочь. Во второй пробирке появилась синее окрашивание. В этой пробирке в результате электролиза выделился иод. Иод окрасил крахмал в синий цвет. Мы увидели, как при электролизе раствора иодида калия образуется иод, выделяется газ водород и гидроксид калия.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, химические стаканы, пипетка, держатель для пробирок, прибор для электролиза, мензурка.

Техника безопасности . Соблюдать правила работы с электроприборами.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Электрохимический ряд напряжений — вытеснение водорода металлами.

Металлы различаются химической активностью. Металлы расположены в порядке убывания активности в ряду напряжений:

Li, К, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H 2 , Cu, Hg, Ag, Au

Активные металлы (от лития до свинца) восстанавливают водород из кислот, неактивные (от меди до золота) – не восстанавливают.

Испытаем четыре металла: магний Mg, алюминий Al, железо Fe и медь Cu. Приготовим пробирки с раствором соляной кислоты (HCl) и погрузим в них металлы. Медь не реагирует с раствором соляной кислоты. Железо медленно восстанавливает водород из раствора кислоты. Алюминий более активно реагирует с раствором соляной кислоты, восстанавливая водород.

Наиболее энергично восстанавливает водород из соляной кислоты магний. Мы увидели, что металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до водорода (железо, алюминий и магний), восстанавливают его из растворов кислот.

Металлы, стоящие в ряду после водорода (в нашем опыте – медь), не восстанавливают его из кислот. Наиболее активным металлом в нашем опыте оказался магний, наименее активным ‑ медь.

2 HCl + Mg = MgC1 2 + H 2

2 HCl + Fe = FeC1 2 + H 2

6 HCl + 2Al = 2 A1C1 3 + 3H 2

Оборудование:

Техника безопасности . Следует соблюдать правила работы с растворами кислот. Не допускать попадания кислот на кожу и слизистые оболочки.

В результате реакции образуется горючий газ — водород: рядом не должно быть открытого пламени.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Электрохимический ряд напряжений металлов. Вытеснение металла из соли другими металлами

Металлы расположены в порядке убывания активности в ряду напряжений:

Li, К, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H 2 , Cu, Hg, Ag, Au

Активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей. В первой пробирке – медь (Cu) и раствор соли менее активного металла – серебра (AgNO 3). Вторая пара – железо (Fe) и раствор соли меди (CuSO 4). Железо активнее меди. В третьей пробирке – цинк (Zn) и раствор соли менее активного свинца ‑ Pb(NO 3) 2 . В пробирках начинаются реакции. Через некоторое время посмотрим, что получилось в пробирках. Медь покрылась белыми кристаллами серебра:

2 AgNO 3 + Cu = Cu (NO 3 ) 2 + 2 Ag

На железном гвозде появился розовый налет металлической меди:

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu

Цинк покрылся рыхлым слоем металлического свинца:

Pb(NO 3) 2 + Zn = Pb + Zn (NO 3) 2

Мы убедились в том, что активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, воронка, пинцет.

Техника безопасности . Соли свинца и соли серебра — ядовиты, остерегаться попадания на кожу и на слизистые оболочки. Раствор нитрата серебра оставляет черные пятна на одежде и на коже.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Металлы не очень удобны для опытов: эксперименты с ними требуют, как правило, сложного оборудования. Но некоторые опыты можно поставить и в домашней лаборатории.

Начнем с олова . В хозяйственных магазинах бывают иногда палочки металлического олова для пайки. С таким маленьким слитком можно проделать эксперимент: взять оловянную палочку двумя руками и согнуть - раздастся отчетливый хруст .

У металлического олова такая кристаллическая структура, что при изгибе кристаллики металла как бы трутся друг о друга, возникает хрустящий звук. Кстати, по этому признаку можно отличить чистое олово от оловянных сплавов - палочка из сплава при сгибании никаких звуков не издает.

А сейчас попробуем добыть олово из пустых консервных банок, из тех самых, которые лучше не выбрасывать, а сдавать в утиль. Большинство банок изнутри луженые , т. е. они покрыты слоем олова, который защищает железо от окисления, а пищевые продукты - от порчи. Это олово можно извлечь и использовать повторно.

Прежде всего пустую банку надо как следует очистить. Обычного мытья недостаточно, поэтому налейте в банку концентрированный раствор стиральной соды и поставьте ее на полчаса на огонь, чтобы моющий раствор прокипел как следует. Слейте раствор и промойте банку два-три раза водой. Теперь можно считать ее чистой.

Нам понадобятся две-три батарейки для карманного фонаря, соединенные последовательно; можно, как говорилось выше, взять выпрямитель с трансформатором или аккумулятор на 9-12 В. Каким бы ни был источник тока, к положительному его полюсу присоедините консервную банку (внимательно следите, чтобы был хороший контакт - можно пробить в верхней части банки небольшое отверстие и вдеть в него провод).

Отрицательный полюс соедините с каким-либо куском железа, например, с большим очищенным до блеска гвоздем. Опустите железный электрод в банку так, чтобы он не касался дна и стенок. Как его подвесить - придумайте сами, это нехитрая штука. Налейте в банку раствор щелочи - едкого натра (обращаться крайне осторожно! ) или стиральной соды ; первый, вариант лучше, но требует предельной аккуратности в работе.

Так как раствор щелочи еще не раз будет нужен для опытов, расскажем здесь, как его приготовить. Добавьте стиральную соду Na 2 CO 3 к раствору гашеной извести Са(ОН) 2 и прокипятите смесь. В результате реакции образуется едкий натр NaOH и карбонат кальция, т. е. мел, практически нерастворимый в воде. Значит, в растворе, который после охлаждения надо профильтровать, останется только щелочь. Но вернемся к опыту с консервной банкой. Вскоре на железном электроде начнут выделяться пузырьки газа , а олово с консервной банки станет понемногу переходить в раствор .

Ну а если надо получить не раствор, содержащий олово, а сам металл? Что ж, и это возможно. Выньте из раствора железный электрод и замените его угольным. Тут вам вновь поможет старая, отслужившая свое батарейка, в цинковом стаканчике которой сеть угольный стержень. Извлеките его и соедините проводом с отрицательным полюсом вашего источника тока. На стержне при электролизе будет оседать губчатое олово, причем если напряжение подобрано правильно, то произойдет это довольно быстро.

Правда, может случиться так, что олова с одной банки окажется маловато. Тогда возьмите еще одну банку, аккуратно нарежьте ее на кусочки специальными ножницами для металла и положите внутрь той банки, в которую налит электролит. Будьте внимательны: обрезки не должны касаться угольного стержня!

Собранное на электроде олово можно переплавить. Отключите ток, достаньте угольный стержень с губчатым оловом, положите его в фарфоровую чашку или в чистую металлическую банку и подержите на огне. Вскоре олово сплавится в плотный слиток. Не дотрагивайтесь до него и до банки, пока они не остынут!

Часть губчатого олова можно не переплавлять, а оставить для других опытов. Если растворить его в соляной кислоте - небольшими кусочками и при умеренном нагревании, - то получится раствор хлорида олова . Приготовьте такой раствор концентрацией примерно 7% и добавьте, помешивая, раствор щелочи чуть большей концентрации, около 10%. Сначала выпадет белый осадок, но вскоре он растворится в избытке щелочи. Вы получили раствор гидроксостанната натрия - тот самый, который образовался у вас вначале, когда вы начали растворять олово из банки.

Но если так, то первую часть опыта - перевод металла из банки в раствор - можно уже не повторять, а приступить сразу ко второй его части, когда на электроде оседает металл. Это сэкономит вам немало времени, если вы захотите получить побольше олова из консервных банок.

Свинец плавится еще легче, чем олово. В маленький тигель или в металлическую банку из-под гуталина поместите несколько дробинок и нагрейте на пламени. Когда свинец расплавится, осторожно снимите банку с огня, взяв ее за бортик большим надежным пинцетом или плоскогубцами. Расплав свинца вылейте в гипсовую или металлическую форму либо просто в песчаную лунку - так вы получите самодельное свинцовое литье. Если же и дальше прокаливать расплавленный свинец на воздухе, то через несколько часов на поверхности металла образуется красный налет - двойной оксид свинца ; под названием "свинцовый сурик " его часто использовали прежде для приготовления красок.

Свинец , как и многие другие металлы, взаимодействует с кислотами, вытесняя из них водород . Но попробуйте положить свинец в концентрированную соляную кислоту - он в ней не растворится. Возьмите другую, заведомо более слабую кислоту - уксусную . В ней свинец хоть и медленно, но растворяется!

Этот парадокс объясняется тем, что при взаимодействии с соляной кислотой образуется плохо растворимый хлорид свинца PbCl 2 . Покрывая поверхность металла, он мешает дальнейшему его взаимодействию с кислотой. А вот ацетат свинца Pb(СН 3 СОО) 2 , который получается при реакции с уксусной кислотой , растворяется хорошо и не препятствует взаимодействию кислоты и металла.

С алюминием мы поставим сначала два простых опыта, для которых вполне годится сломанная алюминиевая ложка. Поместите кусочек металла в пробирку с любой кислотой, хотя бы с соляной . Алюминий сразу же начнет растворяться, энергично вытесняя водород из кислоты - образуется соль алюминия А1С1 3 . Другой кусочек алюминия опустите в концентрированный раствор щелочи, например, каустической соды (осторожно! ). И снова металл начнет растворяться с выделением водорода. Только на этот раз образуется другая соль, а именно: алюминат натрия .

Оксид и гидроксид алюминия проявляют одновременно и основные, и кислотные свойства, т. е. они вступают в реакцию как с кислотами, так и со щелочами. Их называют амфотерными . Соединения олова , кстати, тоже амфотерны; проверьте это сами, если, конечно, вы уже извлекли олово из консервной банки.

Существует правило: чем металл активнее, тем он скорее окисляется, подвергается коррозии . Натрий , например, вообще нельзя оставлять на воздухе, его хранят под керосином. Но известен и такой факт: алюминий гораздо активнее, чем, например, железо , однако железо быстро ржавеет, а алюминий, сколько его ни держи на воздухе и в воде, практически не изменяется. Что это - исключение из правила?

Поставим опыт . Закрепите кусочек алюминиевой проволоки в наклонном положении над пламенем газовой горелки или спиртовки так, чтобы нагревалась нижняя часть проволоки. При 660 о С этот металл плавится; казалось бы, можно ожидать, что алюминий начнет капать на горелку. Но вместо того чтобы плавиться, нагретый конец проволоки вдруг резко провисает. Вглядитесь получше, и вы увидите тонкий чехол, внутри которого находится расплавленный металл. Этот "чехол" - из оксида алюминия Аl 2 О 3 , вещества прочного и очень жаростойкого.

Оксид тонким и плотным слоем покрывает поверхность алюминия и не дает ему дальше окисляться. Это его свойство используют на практике. Например, для плакирования металлов; на металлическую поверхность наносят тонкий алюминиевый слой, алюминий сразу же покрывается оксидом, который надежно предохраняет металл от коррозии .

И еще два металла, с которыми мы поставим опыт,- хром и никель . В таблице Менделеева они стоят далеко друг от друга, но есть причина, чтобы рассматривать их вместе: и хромом и никелем покрывают металлические изделия, чтобы они блестели, не ржавели. Так, спинки металлических кроватей покрывают обычно никелем, автомобильные бамперы - хромом.

А можно ли точно узнать, из какого металла сделано покрытие ? Попробуем провести анализ. Отколите кусочек покрытия от старой детали и оставьте его на воздухе на несколько дней, чтобы он успел покрыться пленкой оксида, а затем поместите в пробирку с концентрированной соляной кислотой (обращаться с осторожностью! Кислота не должна попадать на руки и одежду! ).

Если это был никель , то он сразу начнет растворяться в кислоте, образуя соль NiCl 2 ; при этом будет выделяться водород. Если же блестящее покрытие из хрома , то первое время никаких изменений не будет и лишь потом металл начнет растворяться в кислоте с образованием хлорида хрома СгСl 3 . Вынув этот кусочек покрытия из кислоты пинцетом, ополоснув его водой и высушив на воздухе, через два-три дня можно будет снова наблюдать тот же эффект.

Объяснение: на поверхности хрома образуется тончайшая пленка оксида , которая препятствует взаимодействию кислоты с металлом. Однако и она растворяется в кислоте, правда, медленно. На воздухе хром вновь покрывается оксидной пленкой. А вот у никеля такой защитной пленки нет.

Но в таком случае зачем же мы держали металлы на воздухе перед первым опытом? Ведь хром был уже покрыт слоем оксида! А затем, что покрыта была лишь наружная сторона, а внутренняя, обращенная к изделию, с кислородом воздуха в контакт не вступала.

С медью можно поставить несколько любопытных опытов , поэтому посвятим ей особую главу.

Из кусочка медной проволоки сделайте маленькую спиральку и укрепите ее в деревянной держалке (можно оставить свободный конец достаточной длины и намотать его на обычный карандаш). Прокалите спиральку в пламени. Ее поверхность покроется черным налетом оксида меди СuO. Если почерневшую проволоку опустить в разбавленную соляную кислоту , то жидкость окрасится в голубой цвет, а поверхность металла вновь станет красной и блестящей. Кислота, если она не нагрета, не действует на медь, но растворяет ее оксид, превращая его в соль CuCl 2 .

Но вот вопрос: если оксид меди черный, почему старинные медные и бронзовые предметы покрываются не черным, а зеленым налетом, и что это за налет?

Попробуйте найти старый медный предмет , скажем, подсвечник. Соскребите с него немного зеленого налета и поместите в пробирку. Горлышко пробирки закройте пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустите в известковую воду (как ее готовить, вы уже знаете). Нагрейте содержимое пробирки. На ее стенках соберутся капли воды, а из газоотводной трубки будут выделяться пузырьки газа, от которого известковая вода мутнеет . Значит, это диоксид углерода . В пробирке же останется черный порошок, который при растворении в кислоте дает голубой раствор. Этот порошок, как вы, наверное, догадываетесь, оксид меди .

Итак, мы узнали, на какие составные части разлагается зеленый налет. Его формула записывается так: Сu 2 СО 3 (ОН) 2 (дигидроксид-карбонат меди ). Он образуется на медных предметах, поскольку в воздухе всегда есть и диоксид углерода , и пары воды. Зеленый налет называют патиной . Такая же соль встречается и в природе - это не что иное, как знаменитый минерал малахит .

Обратим внимание на почерневшую медную проволоку . Нельзя ли вернуть ей первоначальный блеск без помощи кислоты? Налейте в пробирку аптечного нашатырного спирта , раскалите медную проволоку докрасна и опустите ее в пузырек. Спиралька зашипит и вновь станет красной и блестящей. В одно мгновение произойдет реакция, в результате которой образуется медь , вода и азот . Если опыт повторять несколько раз, то нашатырный спирт в пробирке окрасится в синий цвет . Одновременно с этой реакцией идет и другая, так называемая реакция комплексообразования - образуется то самое комплексное соединение меди, которое ранее позволило нам безошибочно определить аммиак по синему окрашиванию реакционной смеси.

Между прочим, способностью соединений меди вступать в реакцию с нашатырным спиртом пользуются с очень давних времен (еще с тех времен, когда науки химии не было и в помине). Раствором аммиака, т. е. нашатырным спиртом, очищали до блеска медные и латунные предметы. Так, кстати, опытные хозяйки поступают и сейчас; для большего эффекта нашатырный спирт смешивают с мелом, который механически оттирает грязь и адсорбирует загрязнения из раствора.

Следующий опыт . Насыпьте в пробирку немного нашатыря - хлорида аммония NH 4 Cl, которым пользуются при пайке (не путайте его с нашатырным спиртом, который представляет собой водный раствор аммиака). Раскаленной медной спиралькой коснитесь слоя вещества, покрывающего дно пробирки. Снова раздастся шипенье, и вверх взовьется белый дым - это улетучиваются частицы нашатыря. А спиралька вновь засверкает первозданным медным блеском. Произошла реакция, в результате которой образовались те же продукты, что и в прошлом опыте, и впридачу хлорид меди СuСl 2 .

Именно из-за этой способности - восстанавливать металлическую медь из оксида - нашатырь и применяют при паянии . Паяльник обычно изготовлен из меди, которая хорошо проводит тепло; когда его "жало" окисляется, медь теряет способность удерживать на своей поверхности оловянный припой. Немного нашатыря - и оксида как не бывало.

И последний опыт с медной спиралькой. Налейте в пробирку немного одеколона (еще лучше - чистого спирта ) и вновь внесите раскаленную медную проволоку. Результат опыта вы, по всей вероятности, уже представляете: проволока вновь очистилась от пленки оксида. На этот раз произошла сложная органическая реакция : медь восстановилась, а этиловый спирт , содержащийся в одеколоне, окислился до уксусного альдегида . Эта реакция в быту никак не используется, но иногда ее применяют в лаборатории, когда из спирта нужно получить альдегид.

Перекись водорода, а именно она лежит в основе нашего опыта, — очень неустойчивое соединение. Вещество, состоящее из двух атомов водорода и двух атомов кислорода, разлагается на кислород и воду даже при отсутствии каких-либо внешних стимулов. Однако процесс этот происходит очень медленно. Чтобы значительно ускорить его, достаточно добавить небольшое количество катализатора. Едва заметные следы присутствия меди, железа, марганца и даже ионов этих металлов способны запустить бурную реакцию разложения.

1. Налейте в пластиковую бутылку 200 мл 3%-ного раствора перекиси водорода. Такой раствор продают в аптеке в качестве антисептического средства. Вместо перекиси можно взять отбеливатель — их тоже готовят на основе H2O2.

Пероксид водорода (так иначе называют перекись) опасен для живых существ. Чтобы разложить H2O2 на кислород и воду, применяется фермент под названием «каталаза». Каталаза содержится почти во всех живых организмах, в том числе в дрожжах, которые мы используем в нашем опыте.

2. Добавьте пищевой краситель. Лучше использовать именно пищевые краски — не потому, что мы собираемся есть пену (это в любом случае не полезно), но потому, что в них точно не содержится катализаторов разложения перекиси водорода.

Перекись водорода — жидкость с плотностью 1,4 г/см 3 . Выделяющийся при ее разложении кислород — газ, один грамм которого занимает целых 700 см³.

3. Долейте моющее средство. Лучше всего подходят средства для мытья посуды. Объем — примерно половина от объема перекиси, то есть 100 мл.

Конечно, для опытов мы используем всего лишь 3%-ный раствор перекиси водорода, однако и этого достаточно, чтобы при ее разложении выделился газ в объеме гораздо больше исходного.

4. Разведите дрожжи в теплой воде, используя для этого отдельный стаканчик. Сделать это не так просто — дрожжи будут склеиваться комками. Нужно терпеливо размешать в 50 мл воды столовую ложку дрожжей, а затем дать им постоять пять минут. Решительно залейте дрожжевой раствор в бутылку с перекисью водорода и приготовьтесь наблюдать. Если повезет, реакция пойдет столь интенсивно, что пена буквально выпрыгнет из бутылки.

Чтобы увидеть выделившийся кислород, мы ловим его в мыльные пузыри. Для этого добавляем в раствор перекиси водорода пенящееся средство для мытья посуды.

Однажды в Интернете я увидел видеоролик о том, как с помощью шести лимонов можно зажечь электрическую лампочку. Суть опыта заключалась в следующем. В лимон вставлялись медная проволока и железный гвоздь. Затем медная проволока одного лимона соединялась с помощью провода с гвоздем другого лимона и так далее, пока все шесть лимонов не будут соединены между собой. Мультиметром измеряли напряжение, оно оказалось равным около 6 вольт. Цепь замыкали с помощью электрической лампочки, которая загоралась. Я заинтересовался этим фактом и решил проверить, действительно ли это так. Собрав точно такую же цепь, я измерил напряжение. У меня получилось 2,8 вольт, то есть почти в 2 раза меньше, чем в видеоролике. Я стал искать причину и в одной из книг прочитал, что вместо железного гвоздя можно использовать цинковую пластинку , которую можно получить из батарейки. Заменив железный гвоздь на цинковую пластину, я получил напряжение 5,8 вольт (ПРИЛОЖЕНИЕ I). Тогда я выдвинул гипотезу : напряжение, которое вырабатывается с помощью лимона, зависит от того, какие металлы используются. Эту гипотезу я решил проверить с помощью ряда опытов.

Цель моей работы – экспериментально проверить, как зависит напряжение в лимоне от используемых металлов.

Задачи:

1) Подобрать пару металлов, между которыми в лимоне возникает напряжение;
2) Измерять возникающее напряжение с помощью мультиметра;
3) Отразить полученные результаты в виде схемы, таблицы или графика.

Лимон с вставленными в него различными металлами является простейшей батарейкой, так называемым гальваническим элементом. С помощью батарейки можно зажечь лампочку, за счет батарейки работают многие устройства, которые использует человек: плеер, пульт дистанционного управления, детские игрушки. Как можно изготовить батарейку в домашних условиях, чтобы хотя бы на короткое время заменить вышедшую из строя? В этом я вижу актуальность своей работы.

Из истории создания батарейки

Первую батарею изготовил в 1800 году Алессандро Вольта . Она состояла из набора цинковых и медных дисков, разделенных кусками бумаги, пропитанными соляным раствором. Диски укладывались один на другой в виде столба. Соединив медным проводом первый диск из цинка с последним медным диском, Вольта получил ток в результате химической реакции между медью, цинком и соляным раствором. Чем больше размер пластинок, тем больше тока они пропускают. С увеличением числа медных и цинковых пластинок, проложенных бумагой, растет и напряжение. Как только соль в растворе истощалась, электрический ток исчезал. Таким образом, Вольта открыл, что электрический ток возникает между двумя разными металлами, если эти металлы находятся в соответствующем контакте между собой . В честь ученого с 1881 года единица измерения напряжения называется “вольт” (В) .

У Алессандро Вольта не было приборов для измерения тока и напряжения. Он пользовался собственным языком. Чтобы проверить, заряжена ли батарейка, можно коснуться языком контактов: почувствуется пощипывание. Так же поступал и Вольта. Он пропускал ток по языку и отмечал более или менее кислый вкус .

Самые распространенные в настоящее время – цинково-угольные батареи, они самые дешевые. У отрицательного полюса находится цинковый стаканчик, у положительного – угольный стержень, а в качестве электролита между ними применяют раствор едкого калия. По мере использования батареи цинковый стаканчик растворяется, и батарея в конце концов выходит из строя.

Устройство батарейки

Батареи превращают химическую энергию в электрическую, постепенно вырабатывая свой ресурс. Процесс этот необратим. Только аккумуляторы можно перезаряжать до тысячи раз. В автомобилях применяются свинцовые аккумуляторы. Аккумулятор состоит из двух свинцовых электродов, между которыми находится электролит – кислота. Аккумулятор питает энергией стартер: он нужен, чтобы завести мотор. Заряжается аккумулятор за счет генератора во время движения .

В моем опыте с лимоном железо (или цинк) выпускает электроны, а медь принимает их. Железо (или цинк) называют неблагородным металлом, а медь – благородным. Лимон используется как электролит – содержащаяся в нем лимонная кислота проводит ток между железом (или цинком) и медью. Стоит соединить металлы, и по ним потечет ток .

Изучение зависимости напряжения в лимоне от используемых металлов

Для своих опытов я попросил маму купить в магазине лимонов. Металлами я воспользовался теми, которые оказались наиболее доступными: цинковую полоску вырезал из корпуса батарейки, железо – гвоздь, медь получил из медного провода, предварительно удалив с него изоляцию, полоску алюминия отрезали из коллекции демонстрационного материала “Алюминий и его сплавы”, олово – из набора для паяния. Свинцовая проволока нашлась у руководителя. Всего я взял 6 металлов (ПРИЛОЖЕНИЕ II). Пробовал проводить опыты с серебром и золотом в ювелирных украшениях, но мультиметр показывал нулевые значения. Учитель мне объяснил, что опыт не удается потому, что ювелирные украшения изготовлены из сплавов.

В лимон воткнул медную проволоку. В качестве второго металла поочередно брал железо, олово, алюминий, свинец, цинк. Комбинацию металлов отразил в схеме:

Варианты комбинации металлов

У каждой пары металлов измерял напряжение. Полученные результаты занес в таблицу:

Из таблицы видно, что между двумя различными металлами возникает разное напряжение. Руководитель объяснил мне, что выбранные мною металлы можно расположить в ряд: Al, Zn, Fe, Sn, Pb, Cu, который так и называется “Ряд напряжений металлов”. Чем дальше в этом ряду находятся металлы друг от друга, тем большее напряжение возникает между ними. Вот почему когда я заменил железный гвоздь на цинковую пластинку, напряжение увеличилось почти в 2 раза.

Я решил проверить, действительно ли напряжение между металлами зависит от их положения в ряду напряжений металлов.

Из схемы видно, что в каждом ряду (Sn – Cu, Fe – Cu, Zn – Cu, Al – Cu) напряжение увеличивается. Таким образом, напряжение между металлами зависит от их положения в ряду: чем дальше металлы расположены друг от друга, тем больше между ними напряжение.

Выводы

При выполнении данной работы я узнал много нового и интересного:

1. Познакомился с устройством батарейки.
2. Узнал, что некоторые фрукты, например, лимоны могут создавать напряжение, достаточное для того, чтобы зажечь маломощную лампу.
3. Металлы в химии называются на латинском языке.
4. Металлы расположены в ряд, который называется “Рядом напряжений металлов”.
5. Чем дальше друг от друга в этом ряду расположены металлы, тем большее напряжение возникает между ними.

Библиографический список

1. Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И. Мотылевой. – М.: ЗАО “РОСМЭН-ПРЕСС”, 2006
2. Ди Специо М. Занимательные опыты: Электричество и магнетизм/ М. Ди Специо; Пер. с англ. М. Заболотских, А. Расторгуева. – М.: ООО “Издательство АСТ”: ООО “Издательство Астрель”, 2004
3. Научные эксперименты дома. Энциклопедия для детей/ Пер. с нем. П. Лемени-Македона. – М.: Эксмо, 2012
4. Яковлева М.А. Веселые научные опыты для детей и взрослых. Опыты в комнате/ Мария Яковлева. – М.: Эксмо, 2013

Ребята, мы вкладываем душу в сайт. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Мы каждый день заботимся о наших детях - варим им кашу по утрам и гладим одежду. Но через 20 лет им вспомнятся не наши домашние хлопоты, а моменты, проведенные вместе.

сайт собрал 16 опытов, которые оторвут от дел взрослых и увлекут детей. Для них не нужно много времени и какая-то особая подготовка, а удовольствия будет море. А потом можно и кашу сварить. Вместе.

Твердая жидкость

Вам понадобятся:

• крахмал
• пластиковый контейнер
• пищевой краситель, доска, молоток и гвозди для дополнительных экспериментов

Перемешайте в контейнере воду и крахмал до сметанообразной консистенции. Получится «неньютоновская» жидкость. Вы можете легко погрузить в нее пальцы, но если вы ударите по поверхности кулаком, то почувствуете, что она твердая. Положите на поверхность жидкости доску, и вы легко вобьете гвоздь, но стоит утопить один ее уголок в жидкости, как доска легко погрузится на дно. При желании «твердую жидкость» можно окрасить пищевыми красителями.

Кинетический песок своими руками

Вам понадобятся:

• 4 ч. л. борного спирта
• 2 ч. л. канцелярского клея
• 1 ч. л. красителя
• 100 г песка для шиншилл
• стеклянная миска

Влейте все жидкие компоненты в миску, добавьте песок и тщательно перемешайте. Готово, можно творить!

Фараонова змея

Вам понадобятся:

• песок
• спирт
• сахар
• спички
• тарелка для «змеи»

Насыпьте в тарелку песок горкой, пропитайте его спиртом, а на вершину положите смесь сахара и соды. Подожгите. «Змея» вырастает мгновенно!

Электропоезд из проволоки и батарейки

Вам понадобятся:

• моток толстой медной проволоки (чем больше проволоки, тем длиннее «тоннель»)
• 1 батарейка АА
• 2 круглых неодимовых магнита, подходящих батарейке по диаметру
• обыкновенная ручка

Намотайте на ручку проволоку, чтобы получилась длинная пружина. Закрепите магниты с обеих концов батарейки. Запустите «поезд». Он будет ездить сам!

Качели из горящей свечи

Вам понадобятся:

• свеча
• толстая игла
• зажигалка
• два бокала
• плоскогубцы

Срежьте нижний конец свечи на сантиметр-полтора, чтобы освободить фитиль. Зажмите в плоскогубцах иглу и нагрейте ее с помощью зажигалки, а потом проткните свечу посередине. Положите ее на края двух стаканчиков и подожгите с обеих сторон. Слегка качните, а дальше свеча начнет вращаться сама.

Радуга из бумажных полотенец

Вам понадобятся:

• пищевые красители
• бумажные полотенца
• 5 стаканов

Поставьте стаканчики в ряд и налейте воду в 1-й, 3-й и 5-й. В 1-й и 5-й капните красный пищевой краситель, в 3-й - желтый, в 5-й - синий. Сложите 4 бумажных полотенца в 4 раза, чтобы получились полоски, а затем согните их пополам. Вставьте концами в разные стаканчики - одно между 1-м и 2-м стаканом, второе между 2-м и 3-м и т. д. Через пару часов можете любоваться радугой!

Зубная паста для слона

Вам понадобятся :

• 3/4 стакана воды
• 1 ч. л. марганцовки
• 1 ст. л. жидкого мыла
• перекись водорода
• стеклянная колба
• одноразовые перчатки

Растворите в воде марганцовку, добавьте жидкого мыла и перелейте смесь в стеклянную колбу. Осторожно, но быстро влейте перекись. Бурная пена выплеснется из колбы вверх - настоящая зубная паста для слона!

Очень медленный шарик

Вам понадобятся:

• стальной шарик
• прозрачный пластиковый шарик-контейнер из двух половинок
• жидкий мед

Положите стальной шарик в контейнер, налейте меда и запустите всю конструкцию с горки. Хм, а что, если попробовать с гелем для душа?

Колечки из дыма

Вам понадобятся:

• пластиковая бутылка (0,5 л)
• воздушный шарик
• ароматическая палочка
• зажигалка
• ножницы

Отрежьте низ пластиковой бутылки и половинку воздушного шарика. Наденьте широкую часть шарика на срез бутылки. Вставьте палочку в бутылку, прикройте рукой ее отверстие и подождите, пока она наполнится дымом. Пускайте дымные колечки, резко постукивая пальцем по натянутому шарику.

Самонадувающиеся шарики

Вам понадобятся:

• 4 пластиковые бутылки
• столовый уксус
• 3 ст. л. соды
• 3 воздушных шарика
• жидкие пищевые красители

Отрежьте верх у пластиковой бутылки, натяните на отверстие все шарики по очереди и через получившуюся воронку засыпьте в каждый шарик по ложке соды. Налейте уксуса на донышки бутылок, капните туда же пищевой краситель и аккуратно, чтобы в бутылку не просыпалась сода, натяните на отверстия шарики. Осталось приподнять их - сода высыплется, среагирует с уксусом, и шарики надуются сами.

Уксусно-содовая ракета

Вам понадобятся:

• пластиковая бутылка (2 л)
• 3 простых карандаша
• 2 ст. л. соды
• 200 мл уксуса 9 %
• широкий скотч
• винная пробка
• бумажное полотенце

Заранее убедитесь, что пробка плотно прилегает к горлышку бутылки. Скотчем приклейте карандаши к верху бутылки так, чтобы она могла стоять. Залейте в бутылку уксус. Плотно заверните соду в бумажное полотенце и тщательно закрутите кончики. Выйдите на улицу, опустите сверток с содой в бутылку и заткните ее пробкой, прижав к горлышку один конец свертка. Переверните ракету, поставьте на землю и бегите! Взлет нужно наблюдать с 15–20 метров, не меньше.